线路保护测控装置技术及使用说明书V

1、UDL-531A线路保护测控装置技术和使用说明书（Version 1.01）上海思源弘瑞自动化有限公司Shanghai SHR Automation Co.,Ltd前 言感谢您使用上海思源弘瑞自动化有限公司的产品。为了安全、正确、高效地使用本装置，请您务必注意以下重要提示：l 本说明书仅适用于UDL-531A线路保护测控装置。 l 请仔细阅读本说明书，并按照说明书的规定调整、测试和操作。如有随机资料，请以随机资料为准。l 为防止装置损坏，严禁带电插拔装置各插件、触摸印制电路板上的芯片和器件。l 请使用合格的测试仪器和设备对装置进行试验和检测。l 装置如出现异常或需要维修，请及时与本公司服务热线

2、联系。l 本说明书和产品今后可能会有小的改动，请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符。目 录1概述11.1应用范围11.2装置特点11.3功能配置12技术参数32.1额定电气参数32.2主要技术指标32.3环境条件42.4绝缘性能52.5机械性能52.6抗干扰性能52.7对时方式62.8通讯接口63软件工作原理63.1保护启动元件63.2光纤电流差动保护73.3距离保护113.4零序保护273.5不对称相继速动保护283.6双回线相继速动保护283.7手合同期293.8低周减载元件303.9低压减载元件303.10失灵启动313.11过流保护313.12三相一次重合闸313.13故障测距33

3、3.14遥测363.15遥信363.16遥控373.17同期合闸检测功能374硬件原理说明384.1硬件平台384.2结构与安装394.3各模件功能配置405虚端子425.1SV输入虚端子定义425.2双点位置输入虚端子定义435.3单点状态输入虚端子定义435.4状态量输出虚端子定义446定值清单及整定说明456.1系统定值456.2启动定值476.3差动保护定值476.4距离保护定值486.5零序保护定值506.6过流保护定值516.7低周减载定值526.8低压减载定值526.9手合同期定值526.10过负荷定值526.11失灵启动定值536.12重合闸定值536.13软压板537使用说明

4、547.1面板说明547.2指示灯557.3显示说明557.4菜单结构568调试及异常处理628.1程序检查628.2状态量输入检查628.3遥测精度检查628.4状态量输出检查628.5SV模拟量输入检查628.6整组试验638.7异常处理639投运说明及注意事项6310供应成套性及保修6310.1随同产品一起供应的文件6310.2随同产品一起供应的附件6310.3保修时间6411订货须知64概述1.1 应用范围UDL-531A线路保护测控装置适用于110kV电压等级、中性点直接接地、三相跳闸输电线路的主保护及后备保护，并具备对电流电压量的测量及线路断路器及隔离刀闸的控制功能。本装置采用光纤

5、纵联差动作为主保护，以突变量距离作为快速独立段保护，以三段式接地距离、四段式相间距离、四段式零序方向过流、两段式TV断线过流作为后备保护，同时具备单回线不对称相继速动保护及双回线相继速动功能，并配有三相一次重合闸及合闸于故障线路保护功能。1.2 装置特点l 全面支持IEC61850标准装置全面支持IEC61850标准，可接收智能合并单元符合IEC61850-9-2的网络化采样值信息，跳合闸命令采用GOOSE机制，与站控层的信息交互基于MMS；具备与采用IEC61850标准的第三方厂家智能设备互联互通的能力，易于与采用IEC61850标准的其它厂家设备和系统集成。l 支持IEEE1588网络对时

6、装置支持IEEE1588标准，通过专用交换机可实现全站1微秒级的同步精度，可确保全站各间隔采集信息的高精度同步。l 支持SV、GOOSE和IEEE1588、MMS共网传输 装置具备千兆流量数据处理能力，支持SV报文、GOOSE报文、IEEE1588对时报文及MMS报文的共网传输，有效简化变电站网络结构和配置的复杂度，减少交换机和光纤配置的数量。l 保护逻辑可视化装置采用可视化开发工具实现，借助工具可实现保护动作行为的可视化分析和仿真应用。l 一体化设计兼有光纤纵差、距离保护、相继速动、零序方向过流、相过流、低周减载、低压减载、手合同期、失灵启动、过负荷、三相一次重合闸及故障测距等功能。1.3

7、功能配置UDL-531A系列线路保护测控装置作为110kV及以下等级输电线路主后备保护，配置了如下的保护功能：由分相电流差动（包括采样值差动、突变量差动、稳态量差动）和零序电流差动构成的全线速动主保护；由突变量距离构成快速独立段保护；由四段式相间距离、三段式接地距离、四段式零序方向过流构成的全套后备保护；具有单回线不对称相继速动和双回线相继速动保护功能；在TV断线的情况下专设两段TV断线过流保护作为紧急状态保护；具有三相一次自动重合闸功能和合闸于故障线路的保护；具有TV/TA断线检测及告警功能；具有电气量故障测距功能。UDL-531A系列线路保护测控装置的功能配置如表1-1所示：表1-1 功能

8、配置装置型号UDL-531A_0001UDL-531A_0002UDL-531A_0003UDL-531A_0004UDL-531A_0005UDL-531A_0006UDL-531A_0007电压等级110kV35kV、66kV分相电流差动×××三段相间距离三段接地距离×××四段过流保护××××TV断线投入的二段过流保护四段零序电流×××双回线相继速动不对称故障相继速动低周、低压减载×××三相一次重合闸手动同期合闸×

9、5;×过负荷测控功能光纤接口2Mbit接口××××注：表示此功能有，*表示此功能可选技术参数1.4 额定电气参数1.4.1 额定交流数据额定频率： 50 Hz；1.4.2 工作电源DC：220 V或110V，允许偏差：+15%，-20%1.4.3 功率消耗不大于40 W。1.5 主要技术指标1.5.1 整组动作时间光纤差动保护： < 25ms距离保护I段： < 30ms1.5.2 启动元件整定范围电流突变量启动元件： 0.04Ie0.5 Ie零序过流启动元件： 0.04Ie0.5 Ie静稳破坏启动元件： 0.5Ie1.5 Ie1.5

10、.3 光纤差动保护分相纵联差动保护： 定值整定误差2%零序电流纵差保护： 定值整定误差2%1.5.4 突变量距离保护故障整组动作时间： 15ms（0.7倍定值）1.5.5 接地距离IIII段保护阻抗定值整定范围： 0.11000 精确工作电压： 0.0051.20Ue 精确工作电流： 0.02Ie20.0 Ie I段故障整组动作时间： 30ms（当接地距离小于0.7倍定值时）接地距离I段的暂态超越： 5%接地距离II、III段时间定值整定范围：0.110S ，误差40ms1.5.6 相间距离IIV段保护阻抗定值整定范围： 0.11000 精确工作电压： 0.0051.20 Ue精确工作电流：

11、0.02Ie2.0 IeI段故障整组动作时间： 30ms（当相间距离小于0.7倍定值时）相间距离I段的暂态超越： 5%相间距离II、III、IV段时间定值整定范围：0.110S ，误差40ms1.5.7 零序方向过流保护IIV段零序电流定值范围： 0.02Ie6.0 Ie1.2倍定值时零序过流I段的整组动作时间： 35ms零序方向元件零序电压超前零序电流的角度：170º330º 误差2ºIIIV段零序过流时间整定范围： 0.110S， 误差40ms1.5.8 重合闸重合闸时间整定范围： 0.310S ，误差不超过50ms重合闸检同期角度整定范围： 190º

12、;，误差不大于±3º重合闸检无压电压整定范围： 0.20.5 Ue，误差2%。1.5.9 故障测距测距精度： 2%（金属性短路时）注：Ie为额定电流、Ue为额定电压。1.6 环境条件1.6.1 环境温度工作： -25+55。储存： -25+70，相对湿度不大于80%，周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、防雪的室内；在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆转的变化，温度恢复后，装置应能正常工作。1.6.2 相对湿度最湿月的月平均最大相对湿度为90，同时该月的月平均最低温度为25且表面不凝露。最高温度为+40时，平均最大湿度不超过50。1.6.3 大气压力

13、80kPa110kPa（相对海拔高度2km以下）。1.7 绝缘性能1.7.1 绝缘电阻各带电的导电电路分别对地（即外壳或外露的非带电金属零件）之间，用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值不应小于100M。1.7.2 介质强度装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地能承受50Hz、500V(有效值)的交流电压，历时1min的检验无击穿或闪络现象；其余各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间，能承受50Hz、2kV(有效值)的交流电压，历时1min的检验无击穿或闪络现象。1.7.3 冲击电压装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地能承受1kV(峰值)的标准雷电波冲击

14、检验；其各带电的导电端子分别对地能承受5kV(峰值)的标准雷电波冲击检验。1.8 机械性能1.8.1 振动响应装置能承受GB/T 11287-2000中规定的严酷等级为I级振动响应检验。1.8.2 冲击响应装置能承受GB/T 14537-1993中规定的严酷等级为I级冲击响应检验。1.8.3 振动耐久装置能承受GB/T 11287-2000中规定的严酷等级为I级振动耐久检验。1.8.4 冲击耐久装置能承受GB/T 14537-1993中规定的严酷等级为I级冲击耐久检验。1.8.5 碰撞装置能承受GB/T 14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级碰撞检验。1.9 抗干扰性能1.9.1 静

15、电放电试验能承受GB/T 17626.2-2006中第5章规定的试验等级为级的静电放电抗扰度试验。1.9.2 射频电磁场辐射抗扰度试验能承受GB/T 17626.3-2006中第5章规定的试验等级为级的射频电磁场辐射抗扰度试验。1.9.3 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验能承受GB/T 17626.4-2008中第5章规定的试验等级为级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验。1.9.4 浪涌抗扰度试验能承受GB/T 17626.5-2008中第5章规定的试验等级为级的浪涌（冲击）抗扰度试验，其中通信端子能承受GB/T 17626.5-2008中第5章规定的试验等级为级的浪涌（冲击）抗扰度试验。1.9.5 射频

16、场感应的传导骚扰抗扰度试验能承受GB/T 17626.6-2008中第5章规定的试验等级为III级的射频场感应的传导骚扰抗扰度试验。1.9.6 工频磁场抗扰度试验能承受GB/T17626.82006第5章规定的严酷等级为级的工频磁场抗扰度试验。1.9.7 脉冲磁场抗扰度试验能承受GB/T17626.91998第5章规定的严酷等级为级的脉冲磁场抗扰度试验。1.9.8 阻尼振荡磁场抗扰度试验能承受GB/T17626.101998第5章规定的严酷等级为级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。1.9.9 振荡波抗扰度试验能承受GB/T 17626.12-1998中第5章规定的试验等级为级的振荡波抗扰度试验。1.1

17、0 对时方式IRIG-B码对时；SNTP对时；IEEE1588网络对时。1.11 通讯接口8个100M光纤或电以太网接口； 2路采样同步脉冲输入接口；2组线路光纤差动通讯收发接口。软件工作原理1.12 保护启动元件保护启动元件包含相电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏启动、低周启动、低压启动等启动元件，任一启动元件动作展宽7s，开放故障处理逻辑。1.12.1 相电流突变量启动元件通过实时检测各相电流采样的瞬时值的变化情况，来判断被保护线路是否发生故障，该元件在大多数故障的情况下均能灵敏启动，为保护的主要启动元件。其判据为：其中：为电流突变量启动定值。为浮动门槛，随着变化量输出增大而逐步自动提

18、高，取1.5倍可保证门槛电流始终略高于不平衡输出。1.12.2 零序电流启动元件主要用于在高阻接地故障情况下保护可靠启动，其判据为：式中：为三倍零序电流，为零序电流启动定值。且无TA断线时，经延时启动。1.12.3 静稳破坏启动元件为了检测系统正常运行状态下发生静态稳定破坏而引起的系统振荡，保护还设有静稳破坏电流启动元件，其判据为：式中：为最大相电流，为静稳电流启动定值。经延时启动，设振荡标志。在距离保护投入且“距离保护经振荡”控制字投入时,装置投入静稳破坏启动元件。1.13 光纤电流差动保护本装置采用光纤电流差动保护作为110kV线路的主保护（在线路架设光纤的情况下），配有采样值差动、突变量

19、差动、稳态量差动和零序电流差动保护，用于全线快速切除区内各种故障。具有分相TA断线检测和闭锁功能、TA饱和闭锁和再开放功能、高精度的采样同步调整功能、双通道热备用功能、适应弱电源侧和远方高阻接地故障的差流启动功能、光纤通道传送远传远跳命令的功能、完善的光纤通道自检功能等。1.13.1 采样值差动元件运用光纤通讯获得两侧三相电流同步的采样值序列后，计算出差动电流和制动电流的采样值序列Idk和Irk，采样值差动的判据如下：如果在数据窗宽度为N点的采样值序列中，累计超过M点的差动制动电流采样值满足下列判据，则判采样值差动动作：为避免在区外故障TA饱和时误动作，在判为区外故障时比率制动系数K取1.2，

20、并以本相差流稳态量值超过差流启动门槛（）作为辅助判据，延时8ms出口，而在判为区内故障时比率制动系数K取0.8，瞬时出口。1.13.2 突变量差动元件突变量差动元件用于快速切除区内严重故障，由差动电流和制动电流的突变量构成主判据，而以差动电流和制动电流的稳态量构成辅助判据，在判为区外故障时被闭锁，在判为区内故障或判为区外故障后满足TA饱和开放的条件下开放。突变量差动元件的判据如下：满足上述判据延时10ms突变量差动元件出口。1.13.3 稳态量差动元件稳态量差动元件采用分相折线式比率制动元件，动作判据如下：上式中为分相差动电流门槛定值，可按实测电容电流的2.5倍整定。分相电流差动保护的折线式比

21、率制动动作特性如图3-1所示。图3-1 分相电流差动保护的比率制动特性1.13.4 零序电流差动元件零序电流差动保护作为分相电流差动保护的补充，主要用于高阻接地故障的测量，由零序电流差动元件和低比率制动系数的相电流差动元件构成，零序电流差动元件的动作判据如下：上式中，为零序差动电流门槛定值；，分相电流比率制动元件只需满足三相中的任一相即可。满足上述判据后，零序电流差动元件经100ms延时动作。零序电流纵差保护的比率制动动作特性如图3-2所示。图3-2 零序电流差动保护的比率制动特性1.13.5 区内外故障判别和TA饱和开放首先计算出制动电流突变量的采样值序列Iqk=|Imk-Ink|，然后根据

22、时差法进行区内外故障的判别，即在Iqk发生变化时判为有故障发生，若为区内故障，则对应相的采样值差动判据必然满足；若为区外故障或区外故障TA饱和，则在初始的3点内不会满足采样值差动判据。区内外故障判别的判据如下：若连续3点中有2点满足判据(1)，则对这3点进行区内外判别：同时满足公式(2)、(3)、(4)则判为区内故障，若3点中有2点满足判为区内故障，否则判为发生区外故障。若判为区外故障，则进行TA饱和开放判别，TA饱和开放判据如下：其中当前相差动电流一周波采样值绝对值的最大值，当一周波40点内满足判据(1)的点数大于设定点数且满足判据(2)的点数大于设定点数时开放该相的差动保护。1.13.6

23、分相TA断线检测和差动保护的分相闭锁TA断线能引起保护的启动并导致差动保护误动，因此，本装置设有完善的TA断线检测元件，并能分相闭锁差动保护，也就是说，若投入TA断线闭锁差动保护，则单纯TA断线差动保护可靠不动，断线相再发生故障时差动保护被闭锁，而非断线相发生故障差动保护仍然开放。TA断线分相检测逻辑在保护启动前和启动后的40ms内进行，启动后短时间内仍进行TA断线检测是因为TA断线发生后，保护启动元件有可能比TA断线检测元件先动作。TA断线检测逻辑如下：（1）保护未启动或保护启动后40ms内但未判到TA断线；（2）单侧有零序电流；（3）对应相差动电流>0.2Ie；（4）一侧电流<

24、0.04Ie（无流），另一侧电流没有突然增大（<1.1倍3ms前的值）。若满足上述条件，则判对应相TA断线并用于闭锁该相的分相电流差动。任一相TA断线闭锁零序电流差动。上述判据不适用于空载线路，其优点是任一侧发生TA断线，两侧能同时判出断线相别并用于分相闭锁，无须另外向对侧传送本侧TA断线标志。1.13.7 远传命令和远方跳闸信号本装置具有两个经光电隔离的远传命令开入端子，即“远传1”和“远传2”，在光纤纵差保护的每个发送进程中，将读取的这两个开入量放在数据帧的逻辑量中传送到对侧，对侧保护收到远传命令后不是直接跳闸，而是输出两付空接点，供用户灵活使用。为使母线故障及断路器与电流互感器之间

25、故障时对侧保护快速跳闸，装置设有一个远方跳闸开入端子，在本端启动元件启动情况下用于传送母差、失灵等保护的动作信号，对侧保护收到此信号后驱动永跳。1.13.8 采样值同步调整由于智能变电站的采样值通过智能合并单元获取，因此CPU无法调整采样同步时刻，故只能采用采样数据修正法，本装置的采样值同步调整在FPGA中实现，根据乒乓算法求取通道延时后，将本侧的采样值通过插值计算得出一个与对侧采样值同步的采样值传送到对侧，在1Mbps传输速率的光纤通道中可完成一周波40点全部传送。通过数据帧交互，计算两侧采样偏差Toffset，将本侧原始采样值SV采用插值的方法得到与对侧采样同步的SV数据。采样值同步调整示

26、意图如下：图3-3 采样值同步调整示意图如图3-3所示，M侧采样点Km的SV值在Ts时刻发送，经过光纤通道传输后，N侧在Tr时刻接收到该数据，通道延时为Td（通过乒乓算法可求得），设N侧Tr时刻之前最近的采样点为Lx，Lx与接收时刻Tr的时间差为Tx则有：Lx = (tnr / T) (1)Tx = tnr %T (2)注：符号表示取下整操作由（2）可以计算M侧采样点Km与N侧采样点Lx之间的时间差Tmx：Tmx = (tmt Km*T) + Td Tx = (tmt Km*T) + Td tnr%T (3)由(3)可算出两侧采样偏差Ts以及N侧对应M侧的采样序号Ln： Ts = Tmx %

27、T = (tmt Km*T) + Td tnr%T % T (4) Ln = Lx (Tmx / T) = (tnr / T) (tms Km*T) + Td tnr%T / T (5)由于采用线性插值公式，因此N侧收到M侧发送的Kn-1和Kn数据后，可以求得与本侧同步Ln-1的采样值：SVn(Ln-1) = SVm(Km-1) +SV(Km)* Ts/T (6)1.14 距离保护UDL-531A线路保护装置设置了四段式相间距离及三段式接地距离保护；相间距离保护由圆特性阻抗复合躲负荷线构成，接地距离保护由多边形特性阻抗元件构成。采用先选相后测量的保护方案，其选相元件分为突变量选相元件和稳态量选

28、相元件，突变量选相元件采用突变量补偿电压进行选相，选相结果用于突变量距离保护。稳态量选相元件采用低电压和补偿电压选相相结合，选相结果用于距离I，II段以及弱馈保护，能自适应于系统运行方式、线路长短、过渡电阻、弱电源等各种情况的变化，准确度很高；同时为使装置能对振荡中发生的故障进行准确的选相，采取了序分量选相和阻抗选相相结合的方案。1.14.1 突变量距离继电器本装置采用突变量距离继电器完成独立快速跳闸的功能，目的是对于近区内严重故障能够快速切除，仅在启动后40ms以内投入测量，采用的是半波傅氏算法。由于比幅式继电器在动作边界末端存在抖动问题而造成区外暂态超越或区内拒动现象，为解决这一问题，本装

29、置根据补偿电压幅值的大小，突变量距离继电器分别采用比幅式和比相式两种继电器构成。另外，由于弱馈端的特殊性，为防止突变量距离在弱馈端发生反方向故障误动和正方向故障的超越动作，专门增设了弱馈端两相接地故障时的零序方向元件和防止超越的全阻抗继电器。1当或时，采用比幅式判据。比幅式接地突变量距离继电器判据为：比幅式相间突变量距离继电器判据为：上式中，：单相和相间补偿电压，；，：和的突变量（工频变化量）；：故障前的A相补偿电压的记忆值，；：突变量距离继电器的整定阻抗，本装置中取线路全长正序阻抗的50。 下面分析比幅式判据的动作特性。电力系统发生短路故障时，其短路电流电压可分解为故障前负荷状态的电流电压分

30、量和故障分量，突变量距离继电器不受负荷状态的影响，因此，只要考虑图3-4（A）故障附加网络中的故障分量。图3-4(B) (D)为保护区内外各点金属性短路时的电压分布，各故障点故障前电压为，假设故障前线路处于空载状态，则；故障附加网络中，系统电势为零，因而仅需考虑故障点附加电势。为或。区内故障时，如图3-4(B)，在本侧系统至的连线的延长线上，可见，继电器动作。反方向故障时，如图3-4(C)，在与对侧系统的连线上，显然，继电器不动作。区外故障时，如图3-4(D)，在与本侧系统的连线上，继电器不动作。图3-4 保护区内外各点金属性短路时的电压分布图正方向经过渡电阻故障的动作特性可用解析法分析，如图

31、3-5所示：图3-5 正方向经过渡电阻故障时计算用图以三相短路为例，设 由 则 式中为测量阻抗，它在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量为圆心，以为半径的圆，如图3-6所示，当矢量末端落于圆内时动作，可见这种阻抗继电器有很大的允许过渡电阻能力。当过渡电阻受对侧电源助增时，由于一般与同相位，过渡电阻上的压降始终与同相位，过渡电阻呈电阻性，与R轴平行，因此，不存在由于对侧电流助增所引起的超越问题。图3-6 正方向短路动作特性 图3-7 反方向短路动作特性对反方向短路，如图3-8所示。图3-8 反方向故障计算用图仍假设 由 则 测量阻抗在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量为圆心，以为半径的圆，如图3-7，

32、动作圆在第一象限，而因为总是在第三象限，因此，阻抗元件有明确的方向性。当或时，突变量距离继电器采用比相式判据。比相式接地距离继电器的动作判据为：，比相式相间距离继电器的动作判据为：，其中、分别是故障前两周波的单相补偿电压电压和相间补偿电压的记忆值。比相式突变量距离继电器的在阻抗平面上的动作特性实际上与记忆电压极化的姆欧继电器类似，只是向第二象限偏转的角度有所不同，都是以和末端连线为弦的圆，圆内为动作区。分析表明，在靠近动作边界时，由于补偿电压的幅值接近于零，比相式判据相对于比幅式判据要灵敏一些，因此，采用此判据可以有效增加突变量距离继电器的灵敏度并防止其超越动作。突变量距离继电器的最大优点在于

33、它兼有安全性与快速性， 从动作判据看它是反应补偿电压突变量的过电压继电器，其启动电压接近于系统的额定电压，而且只有当才允许其出口（为防止在振荡过程中的误动），因此它有极高的安全性。由于补偿电压既反应电压的下降又反应电流的上升，在正方向故障时，补偿电压是两种变化量的和，并且电流电压的计算采用半波傅氏算法计算得出，可以获得很大的动作量，因而动作极快，能快速切除线路50范围内的各种故障。另外，由于在弱馈端的正方向发生各种类型的故障时，本侧无源或电源容量很小，故障电流主要靠变压器高压侧反供功率提供（对于接地故障），所以此时突变量距离继电器可能发生超越动作，为防止这种情况发生，在三个接地突变量距离元件中

34、分别加入一个单相全阻抗继电器；在三个相间突变量距离元件中分别加入一个相间全阻抗继电器，而如果此时稳态量选相结果是弱馈端两相接地故障时，由于三相电流完全相等，则相间全阻抗继电器不起作用，改为由其中一故障相的单相全阻抗继电器。全阻抗继电器的圆半径定值取为线路全长阻抗的0.9倍，即。还应当考虑到，在弱馈端对侧保护的反方向发生故障时，对侧保护此时也处于弱馈端，突变量距离继电器就可能发生误动，本装置采取的措施是当稳态量选相结果为弱馈端两相接地时，如果零序方向元件判为反方向，则闭锁突变量距离继电器的出口。1.14.2 相间距离继电器三相故障采用AB、BC、CA三个相间距离继电器同时进行测量，取或门出口，对

35、于I、II段具有相同形式的动作判据。对三个相间距离继电器同时进行测量的好处是能在双端发电机电源的线路上发生两相故障，由于健全相电压下降过多而误选为三相时也能保证正确测量，或者在系统发生振荡后又发生两相故障而且在两端功角接近180度健全相电压下降可能导致误选为三相时进入三相测量流程后也能靠故障相间的测量阻抗保持使继电器继续动作保证延时段距离保护按整定延时出口。在线路没有发生振荡的时候采用本相间记忆电压极化的姆欧继电器，其动作判据为：式中：分别为相间距离I、II段的整定阻抗。振荡时由于记忆电压的相位偏移，采用本相间当前电压极化的姆欧继电器。以AB相为例，对采用本相间记忆电压极化的姆欧继电器动作特性

36、的解析分析如下：正方向故障时，故障系统图如3-9。图3-9 正方向故障系统图（为测量阻抗）在记忆作用消失前： 则继电器的比相方程为： 设故障处母线电压与系统电势同相位，则，其暂态动作特性如图3-10。图3-10 正方向故障时的暂态动作特性测量阻抗在阻抗复数平面上的动作特性是以至连线为直径的圆，动作特性包含原点表明正向出口经或不经过渡电阻故障时都能正确动作，并不表示反方向故障时会误动作；反方向故障时的动作特性必须以反方向故障为前提导出。当不为零时，将是以到连线为弦的圆，动作特性向第或第象限偏移。反方向故障时，故障系统图如3-11。图3-11 反方向故障的计算用图在记忆作用消失前： 则继电器的比相

37、方程为：测量阻抗在阻抗复数平面上的动作特性是以与连线为直径的圆，如图3-12，当在圆内时动作，可见，继电器有明确的方向性，不可能误判方向。以上的结论是在记忆电压消失前，即继电器的暂态特性，当记忆电压消失后，正方向故障时：反方向故障时：正方向故障时，测量阻抗在阻抗复数平面上的动作特性如图3-13，反方向故障时，动作特性也如图3-13。由于动作特性经过原点，因此母线和出口故障时，继电器处于动作边界，因此在记忆作用消失后，继电器对出口和母线上故障的方向判别将变得不明确，措施是给稳态特性设电压死区；残压门槛值取为12V，若故障后母线相间残压低于12V，则认为是出口故障，此时根据启动后记忆电压存在的40

38、ms内继电器是否已经动作而决定是否采用电流保持或者阻抗保持判据使继电器继续动作，系统不发生振荡时采用的电流保持判据为：；若系统发生振荡，则故障相的电流电压可能也在振荡，尤其是在双回线运行的情况下，此时电流保持不起作用，改用阻抗保持，其判据为：。若40ms内继电器没有动作，则认为是反方向出口故障，继电器一直不动作，从而有效克服记忆电压失效后存在的出口故障方向性不明朗的死区影响。但如果在40ms内发生三相反方向出口故障，40ms后又转换为区内出口故障的情况时，由于记忆电压始终低于12V，这种方案将导致距离继电器的拒动，但这种情况在实际系统中不可能出现。图3-12 反方向故障时的暂态动作特性 图3-

39、13 三相短路稳态特性图3-14在同一阻抗平面上表示出了测量三相故障用的距离继电器在正反方向故障时的暂态动作特性和稳态动作特性。在记忆电压存在期间，其正、反方向的动作特性分别为图3-14所示的圆和；记忆作用消失后，就是故障后母线实际的残压，动作特性变成图3-14中的圆，此圆对正、反方向故障都适用。C1、C2、C3分别对应于图3-10、3-12、3-13中的圆。图3-14 三相距离元件动作特性两相故障包括两相接地故障和两相不接地故障，在本装置中采用健全相补偿电压极化的多相补偿继电器对其进行测量。 对相间故障的测量主要考虑相间弧光电阻是否会引起距离继电器的超越动作，由于相间故障的过渡电阻是非线形的

40、电弧电阻，其阻值用相对于系统阻抗（流经保护向故障点供给短路电流的电源阻抗和到故障点之间的线路阻抗之和）的常数值来表示，即。由于不大，用多相补偿距离继电器完全可以满足要求。以BC相间（接地或不接地）故障为例，多相补偿距离继电器的动作判据为：分别为相间距离I、II段的整定阻抗。仍以图3-9的正方向故障系统图对上述多相补偿继电器的动作特性进行解析分析：上述判据可改写为： 而 对于健全相的A相，故障发生后的与故障前的相位基本不变。则多相补偿继电器的比相方程为：反方向故障时，以图3-11的反方向故障系统图对上述判据解析分析：，同时引入，则多相补偿继电器的比相方程变为：图3-15相间距离元件动作特性阻抗平

41、面上的动作特性如图3-15所示。图中圆和分别为正、反方向的动作特性。测量阻抗落在圆继电器可以灵敏动作；反方向短路时测量阻抗落在第III象限，继电器不动作，方向性很明确。相间多相补偿距离继电器的动作特性与本相记忆电压极化的姆欧继电器十分相似，所不同的是以代替了作为极化量。相间多相补偿继电器相对于常规的I类距离继电器的主要特点如下：1） 对过渡电阻的反应能力：对双端电源系统，假设过渡电阻为（纯电阻），流过的电流为，流过保护的电流为，继电器在正方向故障时的测量阻抗为：，其中：在送电侧为正，特性圆向第II象限偏转，在第I象限的动作区缩小，此时的呈容性；在受电侧为负，特性圆向第I象限偏转，在第I象限的动

42、作区扩大，此时的呈感性。因此不论保护处于送电侧或受电侧，和特性圆变化的趋势一致，增强了在整定阻抗边界附近经小过渡电阻短路时的防超越能力。2） 由于系统在过负荷、振荡和三相短路时各相或相间补偿电压之间的相位关系与正常运行时是相同的，所以相间多相补偿继电器在过负荷和振荡时不会误动作，缺点是不能保护三相短路。3） 由于先选相后测量，当发生两相故障时，用健全相补偿电压作为极化电压的相间多相补偿继电器能全线测量，对出口故障不会有死区。4） 在振荡中发生正方向两相故障时，可能出现，则圆外为动作区，圆内为不动作区，将造成区内故障的拒动和区外故障的误动；若出现，则在反方向短路时要失去方向性。这两种情况不会同时

43、出现，但总有一种情况可能出现，所以要采用振荡闭锁措施来保证它在振荡中发生故障时的正确动作。相间距离III段继电器，以BC相为例，下偏圆特性阻抗继电器的动作判据为：负荷限制继电器的动作判据为：其中，为最小负荷阻抗。相间距离III段在阻抗平面上的动作特性如图3-16所示，它由一个下偏圆和一条负荷限制电阻线的交集组成动作区。图3-16 相间距离III段继电器动作特性 1.14.3 接地距离继电器由多边形特性阻抗元件、零序电抗元件、零序功率方向元件复合构成接地距离、段保护； ² 、段动作特性： 图3-17 接地距离多边形特性 图3-18零功方向元件特性 零序电抗线：零序功率方向：²

44、 段动作特性： 图3-19 接地距离多边形特性 图3-20零功方向元件特性 测量方程（X，R的测量）： 其中：为零序电抗补偿系数，为零序电阻补偿系数。1.14.4 变压器低压侧相间短路的后备距离（相间距离IV段）后备距离元件是针对Y/接线变压器低压侧母线相间短路而设。对Y/接线组别的变压器，保护范围必须包括主变低压侧母线。一般低压侧系统为小电流接地系统，所以仅考虑两相短路和三相短路。该元件由负序阻抗及上抛圆阻抗元件构成；² 负序阻抗元件负序阻抗元件是针对变压器低压侧两相短路而设置。在Y/接线组别的变压器中，两侧电压和电流的大小和相位均发生了变化。由于其接线方式对正序、负序分量转换的角

45、度不同，因此变压器低压侧两相短路对距离保护性能产生很大影响。采用负序阻抗元件能很好解决变压器低压侧两相短路故障灵敏度与躲负荷之间的矛盾。如图3-21所示：主变低压侧两相短路时各点正、负序电压分布图，图中F为故障点，y为保护范围末端。、分别为系统阻抗、线路阻抗、变压器短路阻抗和馈线阻抗。图3-21 主变低压侧两相短路时各点正、负序电压分布图补偿序分量电压：，式中：、分别为保护安装处测量的正序电压、正序电流、负序电压、负序电流；为远后备阻抗定值：；在故障点永远有 ，故区内故障时 ；负序阻抗继电器动作方程：为防止反向故障负序阻抗元件的潜动和TV断线的影响，附加辅助判据： 且 ² 上抛圆阻抗

46、元件上抛圆阻抗元件是针对变压器低压侧发生的三相故障而设置。在变压器低压侧发生三相短路时，不存在负序电流及电压，负序阻抗元件不动作。采用上抛圆阻抗元件很好解决三相短路故障灵敏度与躲负荷之间的矛盾，动作方程：式中： ，ZZ3为相间距离III段阻抗定值。该继电器的动作特性是以ZZX、ZZ3端点之间连线为直径的上抛圆。其保护范围包含了低压侧母线和馈线。远后备阻抗元件是针对Y/接线变压器低压侧母线相间短路而设。继电器的动作特性如图3-22所示。图3-22 1为负序阻抗，2为上抛圆阻抗远后备阻抗定值ZZX按包含变压器低压侧最长线路整定，ZZ3为相间阻抗三段定值。1.14.5 振荡闭锁² 短时开放

47、保护相电流突变量启动元件，能灵敏反映各种不对称和对称故障，利用该元件动作后瞬时开放保护，如识别系统失稳后的期间再发生故障时则采用不对称故障开放及对称故障开放保护逻辑。² 不对称故障开放元件不对称故障判别元件的基本出发点就是检测三相不对称度。不对称故障判别元件的动作判据为：I2+I0mI1采用这种故障判别元件在振荡过程中发生区外故障时不会误开放保护，在区内故障只要两侧功角较小就能开放保护。若TS=0.1s，在=±36°的区间将历时20ms，段距离继电器可以动作。由于m1，一般线路两侧保护同时开放，在不利的情况下才是一侧保护段跳闸后另一侧纵续动作。² 对称故

48、障开放元件在启动元件开放150ms以后或系统振荡过程中，如发生三相故障，则上述开放措施均不能开放保护，本装置中另设置了专门的振荡判别元件，即判别测量振荡中心的电压：其中：为线路阻抗角， 为正序电压。图3-23 系统电压相量图在系统正常运行或系统振荡时，恰好反应振荡中心的电压。本装置采用的动作判据分二部分： Ø 延时150ms开放Ø 延时500ms开放。 1.15 零序保护² 零序保护包括四段带延时的零序方向过流保护，各段零序可由控制字分别投退，零序段、零序段受零序方向控制不可整定，零序段、零序段是否经方向控制可整定； ² 手合及重合加速零序加速段，延时可

49、整定；² TV断线时投入零序过流及相过流，动作后三相跳闸并闭锁重合；零序电流方向是否退出由控制字整定；² 零序段动作时，三相跳闸并闭锁重合。1.16 不对称相继速动保护单回线发生不对称故障时，若故障点在本侧II段范围内，对侧I段范围内，则对侧I段快速跳闸切除故障，由于是三相跳闸，非故障相电流同时被切除，本侧保护根据线路电流的变化检测到对侧的三跳，如果此时II段距离元件连续动作不返回，就可以不经距离II段延时即加速跳闸切除故障，如图3-24所示。对侧断路器的三相跳闸可以通过以下两种方法被检测出来并实现相应的相继速动：1） 若线路有一定的负荷电流，当对侧断路器三相跳闸时，本侧非

50、故障相的电流下降到线路的充电电流。这种方法的局限性在于负荷电流必须显著大于电容电流。2） 当线路两侧变压器中性点都接地时，相当数量的零序电流分流到对侧变压器中，在对侧断路器三相跳闸后，由于系统零序网络的结构发生变化，流经本侧的零序电流也跟着变化。利用零序电流幅值的变化上升或下降超过初始值的20，就可判定对侧三相跳闸。这种方法的局限性在于线路两侧变压器中性点都必须接地而且只能对接地故障实现相继速动。图3-24 不对称故障相继速动保护动作示意图1.17 双回线相继速动保护在双回线上通过横向比较两回线阶段式保护中测量元件的动作逻辑，可构成横联保护，使得当一回线的末端（I段范围外）发生故障时，对侧快速

51、跳闸后，利用相邻线的距离测量元件所感受到的变化，发信号给本侧装置，从而加速本线跳闸切除故障，如图3-25所示。本装置的横联保护采用允许式发信逻辑，允许式发信逻辑使距离II段能对距离I段以外的故障实现纵续动作切除故障，而不反应出口故障，其安全性高，单回线运行时绝不会动作。横联保护由允许式发信逻辑和距离II段跳闸逻辑两部分构成。图3-25 双回线相继速动保护动作示意图允许式发信逻辑分以下两种情况：1）在本侧为无电源或小电源的双回线上运行时，若双回线上发生外部故障，两回线的方向元件将都判定为正方向或都为反方向，唯有发生内部故障才可能出现故障线判为正方向而健全线判为反方向。因此，在这种情况下，当一回线

52、的方向判为反方向时就向另一回线发允许信号。本装置用于方向判别的元件有零序方向，负序方向和BC相间方向。2）在本侧为大电源的双回线上运行时，双回线上发生内部故障时，任一侧的方向元件始终判断为正方向故障，上述方向比较式发信逻辑也不起作用，为此在距离保护中增设由距离II段的动作逻辑来加速切除本线路I段范围外的末端故障。在双回线外部故障时两回线的距离II段可能动作，外部故障切除后都返回；在内部末端故障时起初也是都动作，故障线对侧断路器跳闸后，健全线第II段返回，故障线第II段继续动作。因此，在这种情况下的发信逻辑是：当一回线的距离II段连续动作超过50ms而后返回就向邻线发150ms宽度的允许信号。距

53、离II段加速跳闸逻辑是：当距离II段持续动作没有返回，而且收到相邻线的允许信号，就经小延时（30ms）跳闸出口。当双回线在对侧分别接于不同母线时，不论何种原理的横联保护都必须稍带延时跳闸，否则在一段母线故障时若母联断路器和线路断路器的跳闸有时间差，横联保护就可能误跳与健全母线相连的线路，设置30ms的延时就是为了防止这一情况的发生。1.18 手合同期有手合同期开入且开关处于跳位，满足手合同期条件，延时到方可合闸。检同期过程中监视开关一直处在跳位。定值为Ux超前Ua的固有角度，自适应检无压或检同期，检查两侧电压，任一侧无压(<30 V)允许合闸，两侧有压(>0.7Uxn)转为检同期，

54、检同期过程中计算Ux与Ua（Uab）之间的角度与固有角度(即定值)之差小于30°允许合闸。无压或同期延时固定为0.5 s。连续10 s不能合闸，则返回。为防止手合于故障，开关跳开后，手合开入未消失前再次合于故障上，设一手合记数器，满10 s后，方可开放手合功能。当有压力低开入时闭锁手合同期。手合记数器清零的条件：1手合启动后整组复归时；2开关为合位；3手合记数器未满时,又来手合开入；上述条件不满足手合记数器开始计时。1.19 低周减载元件利用这一元件可以实现分散式的频率控制，当系统频率低于整定频率时此元件就能自动判定是否切除负荷；低周减载功能逻辑中设有一个滑差闭锁元件以区分故障情况、电机反充电和真正的有功缺额；当UAB电压低于闭锁频率计算电压时，低周减载元件将自动退出；该元件在TV断线时退出。低周减载元件的判据为：(任一相电流）（“电流闭锁投”控制字为1时）满足以上条件经